Определение эффективной магнитной проницаемости

Спад плоской части импульса DU определяется величиной индуктивности намагничивающего трансформатора, которая пропорциональна эффективной магнитной проницаемости сердечника. Для высоковольтных трансформаторов, преобразующих прямоугольные импульсы, когда произведение U_t велико, следует стремиться к достижению возможно больших значений приращения магнитной индукции и магнитной проницаемости. Это позволяет уменьшить число витков и сечение сердечника.

Приращение магнитной индукции и магнитная проницаемость магнитопровода, работающего по предельному частному циклу, значительно меньше максимального значения, определенного из симметричного цикла. Для электротехнических сталей Э340 – Э360 DВ = 0,5 ¸ 0,7Т_Л, еще меньшие значения будут у материалов с большой прямоугольностью петли гистерезиса, таких, как пермаллои и ферриты.

Для увеличения приращения магнитной индукции и магнитной проницаемости используется размагничивание сердечника или воздушный зазор в сердечнике. Наиболее эффективно применение размагничивающего поля. Создание размагничивающего поля возможно за счет тока от постороннего источника или тока зарядки длинной линии (особенно для генераторов, работающих в режиме полного разряда накопителя).

При наиболее эффективных режимах – резонансном и резонансно-диодном режимах заряда накопительных емкостей зарядный ток определяется

,

где U₀ – напряжение источника питания; С_Л емкость конденсаторов формирующей линии; Т_П - длительность паузы между импульсами; l=2Т_П/Т₀ – коэффициент режима заряда; Т₀ = - период колебаний зарядного тока; L_З – индуктивность зарядного дросселя.

Напряженность размагничивающего поля

,

где отношение h/ l может быть принято равным 0,25.

Рис. 6 – приращение магнитной индукции сердечника из стали Э340 (толщина ленты 0,08 мм)

 

Выбираем приращение магнитной индукции сердечника ΔВ = 0.65 Тл, по напряженности пульсирующего размагничивающего поля Н_р = 9,74 А/м и графику на рис. 6. получаем напряженость магнитного поля Н = 750 А/м.

 

От выбора значения DВ будут зависеть электрические, энергетические и конструктивные характеристики трансформатора. Если приращение индукции DВ невелико, то можно применить размагничивающие сердечники от постороннего источника питания. Следует задаться величиной Н_Р, позволяющей получить заметное увеличение DВ.

Для изготовления сердечников импульсных трансформаторов в генераторах импульсов наносекундного диапазона рекомендуется применение холоднокатаной стали для коротких импульсов – железо-никелевые сплавы – пермаллои, для коротких импульсов с большой частотой повторения – ферриты (табл. П.2).

Толщина листов стали g выбирается из выражения

где r_С – удельное сопротивление стали, 50 × 10^-8 Ом×м;

m_D - средняя магнитная проницаемость.

.

Выбираем толщину листов стали g = 0,08 мм

По выбранным значениям приращения магнитной индукции DВ и рабочей напряженности поля Н определяется эффективная магнитная проницаемость

где Н_м(t) – наибольшая напряженность магнитного поля.

Вычисляется конструктивный параметр Х_СП, определяющий спад импульса

где DU – допустимый спад плоской части импульса,

l – Длина магнитопровода, рассчитанная ниже.